程津根

（宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心靖安分中心，江西宜春 330699）

0 引言

近年來(lái)，在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的大背景下，我國(guó)對(duì)交通建設(shè)更為重視，便利的交通是我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)。作為交通工程重要組成部分的隧道工程，在施工過(guò)程中存在較大局限，容易受到各種地質(zhì)條件的影響，并且存在一些不可預(yù)知的影響因素，給隧道工程施工造成較大阻礙。淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決這一難題，其在科學(xué)合理的工藝流程和施工技術(shù)條件下實(shí)施，大幅度提升了隧道工程的安全性和可靠性。

1 淺埋偏壓軟弱圍巖隧道概述

1.1 形成原因

淺埋偏壓軟弱圍巖隧道形成的主要原因是該地區(qū)圍巖受外力嚴(yán)重影響，出現(xiàn)變形和不對(duì)稱(chēng)的情況，導(dǎo)致偏壓荷載對(duì)支護(hù)產(chǎn)生影響。這類(lèi)隧道的產(chǎn)生主要有三個(gè)方面的原因，即施工技術(shù)、地質(zhì)和地形[1]。

1.1.1 施工技術(shù)原因

在工程施工過(guò)程中，會(huì)應(yīng)用許多施工技術(shù)，這些技術(shù)的應(yīng)用是否專(zhuān)業(yè)會(huì)影響到工程的質(zhì)量。當(dāng)前，部分工程項(xiàng)目在施工之前，并未將所采用的施工技術(shù)和方法提前進(jìn)行合理規(guī)劃和分析，導(dǎo)致在開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)生坍塌，降低圍巖壓力，使隧道受到的壓力不均勻，形成嚴(yán)重的安全隱患。

1.1.2 地質(zhì)方面原因

在實(shí)際施工過(guò)程中，淺埋偏壓軟弱圍巖隧道受到地質(zhì)條件影響，若地質(zhì)條件與有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不符，在實(shí)際施工中，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的誤差，導(dǎo)致隧道形態(tài)軟弱，對(duì)整體穩(wěn)定性造成影響。另外，巖體在隧道施工中，易出現(xiàn)滑動(dòng)的情況，產(chǎn)生偏差，這些因素嚴(yán)重影響著隧道工程質(zhì)量，降低了竣工后的應(yīng)用性。

1.1.3 地形方面原因

地形條件也會(huì)對(duì)隧道施工造成影響，通常情況下，隧道都是依山而建，其與地面之間有著一定的傾斜度，形成側(cè)壓。隧道由于不同壓巖層的壓力而受到影響，因此造成隧道淺埋深度存在差異性，這也是隧道發(fā)生偏差的主要原因之一。

1.2 淺埋偏壓軟弱圍巖隧道特點(diǎn)

深埋隧道會(huì)形成承載拱，而淺埋隧道則不會(huì)。在淺埋隧道開(kāi)挖時(shí)會(huì)受到地形和地質(zhì)因素影響，如軟弱圍巖、地形差異、表層軟弱堆積物等。在淺埋隧道開(kāi)挖過(guò)程中和結(jié)束后都會(huì)出現(xiàn)拱頂沉降加快、隧道內(nèi)發(fā)生凈空收縮、地表產(chǎn)生裂縫等問(wèn)題，有些部位還有可能出現(xiàn)掌子面穩(wěn)定性較差的情況[2]。為有效解決這些問(wèn)題，首先是提升掌子面穩(wěn)定性，或是通過(guò)有效措施解決地表沉降。地表下沉和埋入深度存在關(guān)聯(lián)，若埋入較深，承載拱會(huì)出現(xiàn)在隧道橫斷面中，可以把開(kāi)挖產(chǎn)生的沉降控制在隧道四周。若埋入較淺，則不會(huì)出現(xiàn)承載拱。

為避免發(fā)生支護(hù)沉降并提升支持力，需要施工人員利用合理的方式，結(jié)合各種輔助方法來(lái)進(jìn)行施工，如垂直錨桿、液壓壓注等。隧道前方的先行沉降情況是較大的影響，會(huì)造成地表大面積沉降，需要施工人員在施工前對(duì)前方地層進(jìn)行改良，采用如水平高壓旋噴或管棚等輔助性施工措施。

另外，在施工前還應(yīng)詳細(xì)地對(duì)地質(zhì)進(jìn)行勘查和測(cè)量，及時(shí)把監(jiān)測(cè)結(jié)果提供給施工人員，以此形成完整具體的地質(zhì)報(bào)告，利用有效的施工技術(shù)避免在施工過(guò)程中發(fā)生坍塌、巖石爆裂等事故，使工程能夠順利開(kāi)展。

同時(shí)，這種施工方法可以降低工程施工中發(fā)生安全事故的概率，降低了投資成本，為企業(yè)減少不必要的支出。因此，很多進(jìn)行淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工的企業(yè)都十分重視隧道的地質(zhì)。在實(shí)際施工操作過(guò)程中，應(yīng)盡可能采用早進(jìn)晚出的方式進(jìn)洞，確保施工操作的有序進(jìn)行；同時(shí)，還需要對(duì)洞門(mén)的建設(shè)進(jìn)行嚴(yán)格把控，降低其對(duì)山體的干擾，從而提升整體施工水平，最大程度地保障施工的安全性和可靠性[3]。

2 淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)

2.1 超前支護(hù)及預(yù)加固

2.1.1 超前支護(hù)

在軟弱破碎地質(zhì)隧道施工過(guò)程中，即使利用深孔注漿進(jìn)行止水固結(jié)，但還會(huì)存在范圍的限制，并且在地質(zhì)上和注漿過(guò)程中存在一些不確定因素，為確保施工的順利進(jìn)行，需要在開(kāi)挖前進(jìn)行超前支護(hù)。通常情況下是利用超前錨桿和超前小導(dǎo)管來(lái)進(jìn)行超前支護(hù)，而超前支護(hù)的效果直接影響著掌子面的穩(wěn)定性。從作用成效來(lái)看，超前支護(hù)有三個(gè)方面的作用：

第一，梁效果，超前支護(hù)的結(jié)構(gòu)可以看作一個(gè)順著隧道縱方向的梁結(jié)構(gòu)，起到一個(gè)剛性梁的效果。

第二，殼效果，超前支護(hù)在掌子面前方能夠形成一個(gè)殼結(jié)構(gòu)，掌子面和附近圍巖通過(guò)其厚度和剛性來(lái)確保自身穩(wěn)定性。

第三，改良效果，增加隧道周?chē)鷩鷰r的強(qiáng)度，這是注漿法最主要的效果[4]。

2.1.2 套拱

這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用于隧道洞口處的開(kāi)挖施工，從洞口延伸到拱線(xiàn)處，使用鋼筋進(jìn)行縱向位置的串聯(lián)。在挖掘過(guò)程中隨著隧道的不斷深入，所產(chǎn)生的截面會(huì)和隧道洞口形成一致的拱線(xiàn)，確保超前支護(hù)的順利開(kāi)展，增加了洞室輪廓的完整性。

2.1.3 注漿

地下水對(duì)淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工具有較大影響，這類(lèi)隧道中的地下水除裂隙水外，經(jīng)常連通地表水，構(gòu)成補(bǔ)給通道。近年來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷探索和研究，提出許多在淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工中的有效措施，保障隧道施工的正常開(kāi)展和施工進(jìn)度，確保施工質(zhì)量，降低了發(fā)生安全事故的概率。通常情況下，采用以堵截為主、捧引為輔的原則來(lái)處理淺埋偏壓軟弱圍巖隧道地下水，對(duì)地下水進(jìn)行堵截的方式有兩種：

一是利用高壓注漿的方式來(lái)調(diào)整整段巖層的結(jié)構(gòu)，即對(duì)整段進(jìn)行注漿止水，并加固松散巖體，也就是對(duì)圍巖等級(jí)進(jìn)行提升，優(yōu)化圍巖整體指標(biāo)，主要措施有深孔劈裂、擠壓注漿等。

二是建立止水帷幕，即在隧道開(kāi)挖輪廓線(xiàn)之外進(jìn)行環(huán)形注漿，避免開(kāi)挖工作面中流入地下水。這種方法對(duì)開(kāi)挖段的巖體結(jié)構(gòu)不會(huì)造成任何改變，主要有潛孔注漿、管棚注漿、小導(dǎo)管注漿、中空錨桿注漿以及正在研發(fā)的水平旋噴注漿技術(shù)等方式。

2.2 隧道開(kāi)挖

為避免軟弱圍巖低端的坍塌，必須采用準(zhǔn)確的開(kāi)挖方法，如短臺(tái)階法、分布開(kāi)發(fā)法等，進(jìn)行開(kāi)挖施工[5]。若在隧道開(kāi)挖的過(guò)程中出現(xiàn)大量出水、流砂、溶洞、斷層以及破碎帶時(shí)，及時(shí)對(duì)施工方法作出調(diào)整，加強(qiáng)支護(hù)力，或者采用其他有效的技術(shù)來(lái)處理。在進(jìn)行施工前，充分將各方面因素考慮齊全，如地質(zhì)情況、施工實(shí)際情況、圍巖等級(jí)、坡面實(shí)際情況、地下水以及氣候因素等。詳細(xì)分析和研究施工方案并將方案進(jìn)行比對(duì)，從中選擇最科學(xué)合理的方案施行。正向施工法和反向施工法是在洞口段施工中最主要的方法。

2.2.1 正向施工法

正向施工指的是在施工區(qū)域內(nèi)通過(guò)科學(xué)分區(qū)法和臺(tái)階挖掘法進(jìn)行隧道施工?？茖W(xué)分區(qū)法是對(duì)那些圍巖變化較大的部分進(jìn)行科學(xué)分區(qū)，不需要調(diào)整整個(gè)施工區(qū)域?？茖W(xué)分區(qū)法能夠有效提升隧道施工的質(zhì)量和效率，降低施工風(fēng)險(xiǎn)性。一些相對(duì)較復(fù)雜的施工環(huán)境可以應(yīng)用分區(qū)法[6]。臺(tái)階法適用于軟弱夾層的發(fā)育區(qū)，操作比較簡(jiǎn)單，并且效果顯著，地表會(huì)隨著臺(tái)階法的挖掘長(zhǎng)度逐漸變短而產(chǎn)生降低情況，此時(shí)只要及時(shí)對(duì)臺(tái)階長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整，就可以降低對(duì)圍巖的破壞，確保自身的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

2.2.2 反向施工法

在隧道施工中不僅需要挖掘出隧道，還需要使其與橋梁相連。在對(duì)隧道和橋梁進(jìn)行連接時(shí)，當(dāng)前我國(guó)使用最多的是反向施工方式。施工人員可以從洞口處入手，進(jìn)行加固，增加地標(biāo)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。加固工作在施工過(guò)程中是非常重要的，對(duì)橋臺(tái)和隧道連接的穩(wěn)定性進(jìn)行提升，才能更有效地保障隧道施工順利進(jìn)行，否則會(huì)導(dǎo)致隧道邊仰坡的破損。這種施工方法適用于與橋隧相連的位置或者洞口為外懸與巖陡坎段。沒(méi)有施工場(chǎng)地而且邊仰坡覆蓋層極度破碎的隧道，為盡快完成洞口段工程，可以在洞口段地表預(yù)加固和對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行施工時(shí)，將洞口反向挑開(kāi)。其特點(diǎn)在于可以邊進(jìn)行橋臺(tái)施工，邊進(jìn)行封閉邊仰坡，有效避免了直接和破碎的邊仰坡接觸。

在隧道洞口段施工過(guò)程中，科學(xué)合理地選擇適合的開(kāi)挖方法和支護(hù)方法是至關(guān)重要的，不僅能夠增強(qiáng)施工的安全性，還能夠確保工程的質(zhì)量和進(jìn)度，避免不必要的資金投入，節(jié)約項(xiàng)目成本，提升效益[7]。同時(shí)，還可以降低對(duì)自身底層的侵?jǐn)_，減少運(yùn)營(yíng)時(shí)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，減少投入的運(yùn)營(yíng)工務(wù)，也美化了洞口的環(huán)境。

2.3 監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)控量測(cè)也稱(chēng)作圍巖變形量測(cè)，主要量測(cè)的對(duì)象是隧道開(kāi)挖過(guò)程中圍巖支護(hù)系統(tǒng)的變形過(guò)程，為獲得進(jìn)行觀測(cè)和控制圍巖穩(wěn)定性所需的精準(zhǔn)的關(guān)鍵性宏觀信息，必須在施工中量測(cè)圍巖變形情況。由此可以看出，以圍巖變形監(jiān)測(cè)為主的信息技術(shù)，是隧道工程最大程度實(shí)現(xiàn)安全性與經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一的關(guān)鍵。通常情況下，主要針對(duì)施工前和施工中的隧道進(jìn)行量測(cè)。施工前的量測(cè)主要通過(guò)調(diào)查地質(zhì)、剪切試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等方式對(duì)圍巖的特征進(jìn)行掌控[8]。量測(cè)圍巖內(nèi)松弛范圍、量測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖間的接觸應(yīng)力、量測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力都屬于施工中的量測(cè)。

通過(guò)研究和分析量測(cè)結(jié)果，可以準(zhǔn)確判斷圍巖穩(wěn)定性，然后對(duì)施工順序進(jìn)行合理安排，并評(píng)估結(jié)構(gòu)承載能力。通過(guò)分析和研究發(fā)現(xiàn)，在工程項(xiàng)目中，合理地把圍巖變形量測(cè)手段和其他量測(cè)工作相結(jié)合，能夠有效提高設(shè)計(jì)和施工效果、提升施工效率、縮減工程成本、提升施工的安全性，進(jìn)行量測(cè)在現(xiàn)代隧道施工過(guò)程中是至關(guān)重要的。

2.4 隧道防排水

在隧道施工過(guò)程中，必須最大程度地保證隧道整體穩(wěn)定性，利用“防、截、排、堵”的方式開(kāi)展隧道防排水施工工作。始終以因地制宜與綜合治理相結(jié)合為施工原則，進(jìn)行科學(xué)合理的防排水施工。一部分隧道在施工過(guò)程中對(duì)水文環(huán)境的要求較高，必須把堵作為主要的目標(biāo)，對(duì)排量進(jìn)行限制，預(yù)防危害到隧道施工，最終達(dá)到提高防水效果的目的，增加工程經(jīng)濟(jì)性。洞外防排水和內(nèi)部并不一樣，施工人員可以在隧道進(jìn)口處設(shè)置保溫暗管，排出洞內(nèi)的側(cè)溝水。在進(jìn)行洞內(nèi)防排水時(shí)，需要將雙層的蓋板設(shè)置在洞內(nèi)兩邊，以此來(lái)保證水溝的溫度，采用保溫材料，增強(qiáng)防排水的質(zhì)量和效率。

3 淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工中需要注意的問(wèn)題

同一般隧道相比，在實(shí)際施工過(guò)程中，淺埋偏壓軟弱圍巖隧道的難度會(huì)更大，所使用的相關(guān)施工技術(shù)更加專(zhuān)業(yè)[9]。為確保工程施工質(zhì)量符合有關(guān)的要求標(biāo)準(zhǔn)，必須注意以下幾點(diǎn)：

在隧道工程正式施工之前，先對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)、認(rèn)真的勘測(cè)和審查，在對(duì)實(shí)際情況有綜合了解的情況下制訂合理的施工方案，利用有效措施預(yù)防偏壓?jiǎn)栴}對(duì)工程造成的各種影響，為施工的順利開(kāi)展提供保障。

要在超前支護(hù)、進(jìn)尺短、弱爆破、多測(cè)量、重視排水和強(qiáng)支護(hù)為開(kāi)挖原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行工程開(kāi)挖施工，為預(yù)防出現(xiàn)不必要的問(wèn)題，影響工程的總體質(zhì)量，在進(jìn)行各項(xiàng)施工時(shí)需嚴(yán)格遵照有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。

在施工過(guò)程中，需有效地將超前支護(hù)和錨噴支護(hù)作用在一起，將超長(zhǎng)管棚、短管棚和型鋼鋼架相融合，從而最大化發(fā)揮聯(lián)合支護(hù)的價(jià)值。同時(shí)，為保證施工的正常進(jìn)行，需進(jìn)行隧道仰拱的施工，最大程度發(fā)揮錨噴支護(hù)和鋼架支護(hù)的應(yīng)用價(jià)值。

在隧道施工過(guò)程中，排水工作也占據(jù)重要位置，及時(shí)對(duì)洞內(nèi)積水進(jìn)行排出，預(yù)防其侵蝕隧道。同時(shí)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行洞內(nèi)的各項(xiàng)施工，最大程度地保障洞內(nèi)施工安全性[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述的分析研究發(fā)現(xiàn)，淺埋偏壓軟弱圍巖隧道技術(shù)具有一定的特殊性和復(fù)雜性。在實(shí)際隧道施工過(guò)程中，需根據(jù)具體的地表形態(tài)和地質(zhì)特點(diǎn)，制訂科學(xué)合理的施工方案，在施工前要提前對(duì)施工區(qū)域的地質(zhì)進(jìn)行勘查和監(jiān)測(cè)，最大程度地提升施工安全性。高質(zhì)量的施工需要高技術(shù)的支撐，這要求在施工過(guò)程中利用適合的施工技術(shù)進(jìn)行施工，從而建設(shè)出高質(zhì)量的隧道工程，促進(jìn)交通建設(shè)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。